...
- Kirchhoffin jänniteyhtälö: Va = Ra*Ia + E. Va on ankkurijännite, Ra on ankkurivastus ja Ia ankkurivirta. E on ankkuriin kehittyvä vastajännite.
- E = Kb*omegaω, missä Kb on vastajännitteen kerroin ja omega ω roottorin kulmataajuus, Kb = Kc*Fii. Kc on vakio ja Fii on koneen vuo.
- T = Kt*Ia, missä Kt on momenttikerroin. Uskomatonta kyllä, Kt = Kb (= Kc * Fii).
Yllä oleva tasavirtamoottorin käyrästö voisi näyttää selkeämmältä, jos x-akselilla olisi vaikka omega ω tai Ia.
Synkronimoottorin momentti
...
Tässä ΨS is on staattorin pyörivä käämivuo (flux linkage), VS on staattorin syöttöjännite, ω on sähköinen kulmataajuus (ω = Np*ωms eli napaparimäärä kertaa roottorin kulmataajuussynkrooninen kulmataajuus, synkronimoottorille jatkuvassa tilassa pyörimisnopeus on ωm = ωs), T on koneen momentti ja iR on koneen roottorivirta (magnetointi-), mikä katsotaan tässä vakioksi. - Niinpä jos halutaan lisää nopeutta ωm, pitää myös lisätä jännitettä, jos momentti halutaan pitää vanhassa arvossaan.
...
Kun muutetaan AC-moottorin taajuutta, pidetään syöttöjännitteen ja taajuuden suhde (V/Hz) yleensä vakiona kunnes saavutetaan maksimi käyttöjännite. Nopeutta tällä rajalla kutsutaan perusnopeudeksi (base frequency or speed), katso kuvaa alla. Tämän Tämän rajan yläpuolella vakio jännitteellä (maksimi jännitemaksimijännite) toimiminen tarjoaa rajoitetun momentin (reduced V/Hz) ja vakiotehon. Nopeutta, jolla vastajännite on syöttöjännitteen suuruinen, kutsutaan perusnopeudeksi (base frequency or speed), katso kuvaa alla. Toiminta perusnopeutta suuremmilla nopeuksilla on mahdollista ns. kentänheikennysmenetelmällä, jos kenttää (magnetointi-kenttä, ei siis ankkurikenttä) ei ole tehty kestomagneeteilla.
Induktiomoottorin momentti
Kuvassa alla on induktiomoottorin momentti, T, roottoritaajuuden eli roottorin jättämätaajuuden, ωR, funktiona. ωRh on niin sanottu kippitaajuus eli kulmataajuus, kun momentti on suurimmillaan (x=1). Tästä kuvasta nähdään, että kun moottori pyörii hitaasti (x=5), on momentti pieni. Tällaista moottoria ei voi siis käynnistää suurella kuormalla. Käynnistysmomentti, Tstart, noudattaa seuraavaa lauseketta:
Tässä Isc on käynnistys- eli oikosulkuvirta (short circuit current), R'Sr(start) on roottorivastuksen staattoriarvo käynnistyksessä, w1 on sähköinen- eli syöttötaajuus ja pN on napapariluku. Roottorin käynnistysmomenttia voidaan kuitenkin kasvattaa roottorivastusta kasvattamalla, ja samalla siirtyy kippimomentti matalammalle taajuudelle.
Tavallisesti roottorin käämitys tehdään automaattisesti säätyväksi siten, että käynnistyksen aikana momentti on suurempi, katso kuva alla, mutta suurella nopeudella kippimomentti siirtyy suuremmalle pyörimisnopeudelle (katso kuva yläpuolella), jolloin moottorin jättämä pienenee ja näin nopeus kasvaa lähemmäs synkronista nopeutta.
Tällainen käyttäytyminen saadaan aikaan tekemällä häkkikäämityksen johtimien poikkileikkaukset korkeiksi moottorin säteen suunnassa tai suorastaan kahdesta erillisestä rinnakkain kytketystä johtimesta (sauva), katso kuva alla vasemmalla. Oikealla puolella nähdään, miten kaksijohtimisuus muuttaa roottorin sijaiskytkentää. Käynnistyksessä jättämä- eli roottoritaajuus on suuri, mikä aiheuttaa virran siirtymisen ulompaan johtimeen. Tämä ilmiö voidaan selittää virran pakkautumisen avulla (skin effect).
Kokeellisesti todettu hajareaktanssien jakautuma induktiomoottoreissa, IEEE Standard 112.
| Moottoriluokka | Kuvaus | X1 | X2 |
|---|---|---|---|
| A | Normaali käynnistysmomentti, normaali käynnistysvirta | 0,5 | 0,5 |
| B | Normaali käynnistysmomentti, matala käynnistysvirta | 0,4 | 0,6 |
| C | Korkea käynnistysmomentti, matala käynnistysvirta | 0,3 | 0,7 |
| D | Korkea käynnistysmomentti, Suuri jättämä s | 0,5 | 0,5 |
| Käämitty roottori | Suorituskyky vaihtelee rottorivastuksen mukaan | 0,5 | 0,5 |
